CN115454186B - 用于供电系统的线性稳压器和供电系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供了用于供电系统的线性稳压器和供电系统，包括：误差放大单元，被配置成为耦合到基准电压，并且为线性稳压器提供第一级DC增益；输出单元，被配置成为耦合到工作电压和误差放大单元，并且为线性稳压器提供高压保护和第二级DC增益并且输出输出电压和输出电流；负载单元，被配置成耦合到误差放大单元和低功耗实现单元、从而对输出电压分压得到反馈电压；以及低功耗实现单元，被配置成耦合在输出单元与负载单元之间，从而将输出电流镜像采样为采样电流并将采样电流与阈值电流的镜像电流比较，基于比较结果动态启用负载单元。

Description

用于供电系统的线性稳压器和供电系统

技术领域

本公开涉及电子电路，更具体而言，涉及用于供电系统的线性稳压器和供电系统。

背景技术

降压式电源管理芯片被广泛应用于各种电子设备的供电应用中。降压式电源管理芯片通过将由输入侧的供电设备(诸如，电池或适配器)提供的输入电压降压为适合输出侧的负载工作的输出电压，以使负载正常工作。

按照实现方式，降压式电源管理芯片主要分为连续工作降压器和开关降压器两类。一种连续工作降压器是线性稳压器(LDO)。LDO的输出功率管处于长通模式，因此其输出电压纹波较小并且电路结构简单。

作为稳定提供电能、保护电子设备安全的电源管理芯片中的重要一员，LDO因其具有体积小、输出平稳、噪声小的特点受到市场青睐，从便携式音乐播放器到复杂的微处理器芯片中都可以看到LDO的身影。移动电话、智能穿戴、智能家居和无人机等消费类电子产品的使用近年来呈指数级增长。

发明内容

针对上述内容，本公开提供了一种用于供电系统的线性稳压器和供电系统。

在本公开的第一方面，提供一种用于供电系统的线性稳压器，包括：误差放大单元，被配置成为耦合到基准电压，并且为线性稳压器提供第一级DC增益；输出单元，被配置成为耦合到工作电压和误差放大单元，并且为线性稳压器提供高压保护和第二级DC增益并且输出输出电压和输出电流；负载单元，被配置成耦合到误差放大单元和低功耗实现单元、从而对输出电压分压得到反馈电压；以及低功耗实现单元，被配置成耦合在输出单元与负载单元之间，从而将输出电流镜像采样为采样电流并将采样电流与阈值电流的镜像电流比较，基于比较结果动态启用负载单元。

在本公开的第二方面，提供一种供电系统。供电系统，包括：电源；以及线性稳压器，由所述电源提供线性稳压器的输入电压V_IN。

在一个实施例中，低功耗实现单元包括：过流检测模块，被配置成钳位输出单元的输出电流；以及摆率增强模块，被配置成提升误差放大单元的输出摆率。

在一个实施例中，所述误差放大单元包括：误差放大器，被配置成基于误差放大器的阻抗和反馈电压，确定线性稳压器的主极点和零点；以及补偿模块，被配置成基于所确定的主极点和零点，补偿所述误差放大器。

在一个实施例中，所述输出单元包括：第一晶体管，被配置成耦合在输入电压与低功耗实现单元之间，从而输出输出电压和输出电流；第二晶体管，被配置成耦合在所述误差放大单元与低功耗实现单元之间，从而响应于所述误差放大单元的第一级增益提供第二级增益；第三晶体管，被配置成耦合到第二晶体管，并且为第二晶体管提供高压保护；以及第四晶体管，被配置成耦合到第一晶体管，从而镜像所述第一晶体管的输出电流并对所述第一晶体管的栅极提供驱动电流。

在一个实施例中，所述负载单元包括：一个或多个负载电阻，被配置成耦合在输出电压与接地之间，并且从输出电压中分压得到反馈电压，并且将反馈电压反馈到误差放大单元，从而基于反馈电压和基准电压的比较结果对线性稳压器的环路进行调整；以及输出电容，被配置成耦合在输出电压与接地之间，并且为线性稳压器提供瞬态响应。

在一个实施例中，所述低功耗实现单元还包括：第五晶体管，被配置成耦合到所述第一晶体管，从而与所述第一晶体管镜像耦合，并且基于输出电流获取镜像电流；第六晶体管，被配置成耦合到工作电压和第五晶体管，并且基于第六晶体管的栅极到源极电压生成钳位电压；第七晶体管，被配置成耦合到阈值电流，并且基于阈值电流生成镜像电流；以及第八晶体管，被配置成耦合在第六晶体管与第七晶体管之间，并且比较镜像电流与镜像电流。

在一个实施例中，所述低功耗实现单元包括：一个或多个第九晶体管，被配置成耦合到第七晶体管，并且按比例镜像一个或多个镜像电流，第七晶体管为N型MOSFET；一个或多个第十晶体管，被配置成耦合到第九晶体管，从而根据镜像电流(I_SNS)与镜像电流之和的比较结果，启用过流检测模块以及摆率增强模块，第九晶体管为N型MOSFET。

提供本发明内容是为了以简化的形式介绍将在以下具体实施方式中进一步描述的一些概念。本发明内容并非旨在标识所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也非旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本公开的上述以及其他目的、结构和特征将更加清楚。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本公开的若干实施例。为了清楚起见，附图中的各个部分没有按比例绘制。

图1示出了根据本公开的实施例的线性稳压器可以实施在其中的供电系统1的示意图。

图2示出了根据本公开的一个实施例的线性稳压器的示意框图。

图3示出了根据本公开的一个实施例的线性稳压器的误差放大单元的示意框图。

图4示出了根据本公开的一个实施例的线性稳压器的输出单元的示意框图。

图5示出了根据本公开的一个实施例的线性稳压器的负载单元的示意框图。

图6示出了根据本公开的一个实施例的线性稳压器的低功耗实现单元的示意框图。

图7示出了根据本公开的一个实施例的线性稳压器的示意框图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的实施例。虽然附图中显示了本公开的某些实施例，然而应当理解的是，本公开可以通过各种形式来实现，而且不应该被解释为限于这里阐述的实施例，相反提供这些实施例是为了更加透彻和完整地理解本公开。应当理解的是，本公开的附图及实施例仅用于示例性作用，并非用于限制本公开的保护范围。在一些或所有情形中可以明显的是，可以不采用以下所述具体设计细节而实施以下所述的任何实施例。在其他一些情形中，以框图形式示出广泛已知的结构和装置以使得容易描述一个或多个实施例。

在本公开的实施例的描述中，表述“包括”及其类似用语应当理解为开放性包含，即“包括但不限于”。表述“基于”应当理解为“至少部分地基于”。表述“一个实施例”或“该实施例”应当理解为“至少一个实施例”。表述“第一”、“第二”等等可以指代不同的或相同的对象。下文还可能包括其他明确的和隐含的定义。

降压式电源管理芯片朝着更高效率、更高集成度不断发展。例如，在一些相关方案中，通过在开关降压器内部集成能够独立工作的LDO，形成集成式开关降压器，就能同时为外部提供多种稳定电压。这可以丰富芯片功能，并且提高电源模块的集成度。

然而，在一些集成式开关降压器中，LDO会带来较大功耗，从而降低整个开关降压器的能量转换效率。此外，还会带来芯片散热问题，并且影响芯片的使用寿命。

在集成了LDO的集成式开关降压器的一些相关技术方案中，LDO的输入端与开关降压器的输入端连接，其输入电压即为开关降压器的输入电压V_IN。LDO的输出电压为V_OUT，且输出负载固定的情况下流过LDO的电流为I_LOAD。在此情形下，LDO的功耗即为LDO的输入输出电压差及流过LDO的电流的乘积，即为(V_IN-V_OUT)*I_LOAD。通常，这会产生较大的LDO功耗，从而导致降低整个集成式开关降压器的能量转换效率。此外，这还会使得芯片散热问题严重，甚至影响芯片的使用寿命。

用于供电系统的线性稳压器和基于其的供电系统可以根据芯片的输出电流来决定电路的某些模块是否开启还是关闭。具体讲就是当监测到芯片负载电流很轻的时候，此时LDO的静态电流对于整个系统而言是比较关注的，此时需要关闭某些电路模块，比如过流保护模块，电路的某些支路偏置电流等，可以将LDO的静态电流设计的很低；当芯片检测到负载电流较大或者高于某一个数值的时候，因为此时LDO整体的电流已经很大了，静态电流的占比对于整体LDO功耗而言很小，因此可以使能某些模块或者增大某些支路的偏置电流，进而为LDO提供更好的保护(如过流保护)，或者增强LDO的某方面的性能(如瞬态性能)。因此和传统的设计方式相比，本发明的方法既可以降低LDO的静态电流，同时又不会牺牲LDO的性能，非常适合于低静态电流的LDO设计。

注意的是，本申请中LDO可以指代线性稳压器、低压差线性稳压器等多种线性稳压器。线性稳压器可以与LDO互换使用。

图1示出了根据本公开的实施例的线性稳压器可以实施在其中的供电系统1的示意图。如图1所示，供电系统1包括电源2以及用于供电系统的线性稳压器10。在一个实施例中，电源2向线性稳压器提供输入电压V_IN。电源2例如可以是电池或适配器。在一个实施例中，输入电压V_IN例如可以是基本上恒定电压，但是这仅是示意而非对本公开的范围进行限制。备选地，输入电压V_IN可以在一定范围内变化。线性稳压器10可以被配置为向诸如车载部件、工业部件之类的负载4提供输出电压V_OUT。输入电压V_IN经过线性稳压器10被降压为输出电压V_OUT，以用于提供给负载4。

图2示出了根据本公开的一个实施例的线性稳压器的示意框图。如图2所示，用于供电系统的线性稳压器10可以分为四个部分，分别为误差放大单元12、输出单元14、负载单元16和低功耗实现单元(低功耗单元)18。具体来说，误差放大单元12被配置成为耦合到基准电压V_REF，并且为线性稳压器10提供第一级DC增益；输出单元14被配置成为耦合到工作电压V_DD和误差放大单元12，并且为线性稳压器10提供高压保护和第二级DC增益并且输出输出电压V_OUT和输出电流I_OUT；负载单元16被配置成耦合到误差放大单元12和低功耗实现单元18、从而对输出电压V_OUT分压得到反馈电压V_FB；以及低功耗实现单元18，被配置成耦合在输出单元14与负载单元16之间，从而将输出单元14输出的输出电流I_out镜像采样为采样电流I_SNS并将采样电流I_SNS与阈值电流I_REF的镜像电流比较，基于比较结果动态启用负载单元16。下面将具体介绍线性稳压器10的误差放大单元12、输出单元14、负载单元16和低功耗实现单元18。

图3示出了根据本公开的一个实施例的线性稳压器的误差放大单元的示意框图。如图3所示，的误差放大单元12包括误差放大器EA和补偿模块。误差放大器EA被配置成基于误差放大器EA的阻抗和来自负载单元的反馈电阻的反馈电压V_FB，确定线性稳压器10的主极点和零点并且为线性稳压器10提供第一级的DC增益。补偿模块被配置成基于所确定的主极点和零点，补偿所述误差放大器，从而使线性稳压器10拥有一个稳定的控制环路。

图4示出了根据本公开的一个实施例的线性稳压器的输出单元的示意框图。如图4所示，输出单元14包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管和第四晶体管，其中第一晶体管可以是P型MOSFET晶体管、第二晶体管可以是第二N型MOSFET晶体管、第三晶体管可以是第三N型MOSFET晶体管并且第四晶体管可以是第四P型MOSFET晶体管。图4中的MP0为第一P型MOSFET晶体管，其被配置成耦合在输入电压V_IN与低功耗实现单元18之间，从而输出输出电压V_OUT和输出电流I_out。MP0为线性稳压器的功率MOSFET晶体管，其具有较大尺寸，可以提供较大的输出电流。MN0为第二N型MOSFET晶体管，其被配置成耦合在所述误差放大单元12与低功耗实现单元18之间，从而响应于所述误差放大单元12的第一级增益提供第二级增益。MN5为第三N型MOSFET晶体管，其被配置成耦合到第二N型MOSFET晶体管，并且为第二N型MOSFET晶体管提供高压保护。MN5可以是高压N型MOSFET晶体管。MP1为第四P型MOSFET晶体管，其被配置成耦合到第一P型MOSFET晶体管，从而镜像所述第一P型MOSFET晶体管的输出电流I_out并对所述第一P型MOSFET晶体管的栅极提供驱动电流。重载下MP1中的镜像的电流变大，从而为MP0的栅极提供更强的驱动能力，使芯片有更好的响应速度。

图5示出了根据本公开的一个实施例的线性稳压器的负载单元的示意框图。如图5所示，负载单元16包括一个或多个负载电阻和输出电容。在图5中，R1和R2为一个或多个负载电阻，其被配置成耦合在输出电压V_OUT与接地GND之间，并且从输出电压V_OUT中分压得到反馈电压V_FB，从而基于反馈电压V_FB和基准电压V_REF的比较结果对线性稳压器10的环路进行调整。例如反馈电压V_FB和基准电压V_REF比较，对环路进行调整，从而稳定输出电压的作用。C_OUT为输出电容，其被配置成耦合在输出电压V_OUT与接地GND之间，其起到稳定输出电压V_OUT的作用并且为线性稳压器10提供更好的瞬态响应。

图6示出了根据本公开的一个实施例的线性稳压器的低功耗实现单元的示意框图。如图6所示，低功耗实现单元(低功耗单元)18包括第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管，其中第五晶体管可以是第五P型MOSFET晶体管、第六晶体管可以是第六N型MOSFET晶体管、第七晶体管可以是第七N型MOSFET晶体管、第八晶体管可以是第八P型MOSFET晶体管。在图6中，MP2为第五P型MOSFET晶体管，其被配置成耦合到第一P型MOSFET晶体管，即MP0。MP2可以和MP0同为一种类型的功率P型MOSFET晶体管，因此MP2和MP0可以保持较好的镜像关系。MP2与MP0镜像耦合，并且基于输出电流I_OUT获取镜像电流I_SNS。镜像电流I_SNS可以等于输出电流I_OUT的一个比例值。MN6为第六N型MOSFET晶体管，其被配置成耦合到工作电压V_DD和第五P型MOSFET晶体管，即MP2之间，并且基于第六N型MOSFET晶体管的栅极到源极电压V_GS6生成钳位电压。当线性稳压器10的负载电流逐渐增大，镜像电流I_SNS也会随之增大，当镜像电流I_SNS大于某一阈值电流时，V_DD1电压会迅速上升，直到被MN6钳住，此时V_DD1等于工作电压V_DD减去V_GS6(第六N型MOSFET晶体管的栅极到源极电压V_GS6)。MN1为第七N型MOSFET晶体管，其被配置成耦合到阈值电流I_REF，并且基于阈值电流I_REF生成镜像电流I₁。MP3和MP4为第八P型MOSFET晶体管，其被配置成耦合在第六N型MOSFET晶体管与第七N型MOSFET晶体管之间，并且比较镜像电流I_SNS与镜像电流I₁。

在优选的一个实施例中，低功耗实现单元18还可以包括一个或多个第九晶体管以及一个或多个第十晶体管。第九晶体管可以是第九N型MOSFET晶体管。如图6所示，MN2-MN4为一个或多个第九N型MOSFET晶体管，其被配置成耦合到第七N型MOSFET晶体管，并且按比例镜像一个或多个镜像电流I₂～镜像电流I_N。在这种情况下，MP3和MP4，即第八P型MOSFET晶体管还被配置成比较镜像电流I_SNS与镜像电流I₁～镜像电流I₄之和。如图6所示，MP5-MPN为一个或多个第十P型MOSFET晶体管，其被配置成耦合到第九N型MOSFET晶体管，从而根据镜像电流I_SNS与镜像电流例如I₂～镜像电流I₃之和的比较结果，分别启用过流检测模块以及摆率增强模块等模块block1～blockN。

在优选的一个实施例中，低功耗实现单元18还包括过流检测模块，被配置成钳位输出单元14的输出电流I_OUT；以及摆率增强模块，被配置成提升误差放大单元12的输出摆率。

利用以上的电路设计，可以将线性稳压器的功耗设计的更低，同时又不会以牺牲线性稳压器的性能。低功率实现级不是通过强制降低支路电流的方式来降低线性稳压器的整体静态电流，避免了支路电流过低造成的可靠性问题，同时降低了对半导体工艺的依赖程度，电路更加可靠且易于移植。

图7示出了根据本公开的一个实施例的线性稳压器的示意框图。在图7中，误差放大单元12包括误差放大器EA和补偿模块，主要为线性稳压器提供第一级的DC增益，以及利用该EA输出为高阻抗的特点，设计线性稳压器的主极点和零点，进而使线性稳压器拥有一个稳定的控制环路。

输出单元14包括多个晶体管MN0、MN5、MP1和MP0，其中MP0为线性稳压器的功率MOSFET，其具有较大尺寸，能提供较大的输出电流；MN0为线性稳压器的第二增益级，为共源放大器，进一步增加环路的增益；MN5为高压MOSFET晶体管，因为MN0为低压MOSFET晶体管，因此MN5可以负责电路高压，进而对MN0提供保护；MP1和MP0为镜像关系，重载下MP1中的镜像的电流变大，从而为MP0的栅极提供更强的驱动能力，使芯片有更好的响应速度。

负载单元16包括电阻R1和R2和输出电容。电阻R1和R2从V_OUT分压得到V_FB，该信号和电压V_REF比较，对环路进行调整，从而稳定输出电压的作用；线性稳压器的输出电容C_OUT可以起到稳定输出电压的作用，提供更好的瞬态响应。

低功耗实现单元18包括多个晶体管MN1～MN4、MN6以及MP2～MP8。具体来说，MP2和MP0为同一类型的功率PMOS，MP2和MP0是较好的镜像关系，因此可以准确地采样输出电流I_OUT，其镜像电流为I_SNS为I_OUT的比例值。采样的电流I_SNS和MP3、MP4的电流和相比较，决定是否给后级模块Block1～BlockN供电，即如果I_SNS小于I₂与I₃之和，则此时I_SNS比较小，认为此时的输出电流I_OUT也比较小，线性稳压器工作在轻载模式。此时电流比较结果是V_DD1比较低，MP3和MP4不能够正常工作，也不能够镜像出电流。因此I4＝0uA，进而低功耗实现单元18的工作电流I₆～I_N电流均为0uA，意味着模块Block1～BlockN均是关闭的，不会消耗电流，此时实现了线性稳压器轻载低电流的目的。

当线性稳压器的负载电流逐渐增大，I_SNS电流也会随之增大，当电流I_SNS大于I₂与I₃之和的时候，V_DD1电压迅速上升，直到被MN6钳住，此时V_DD1等于V_DD减去V_GS6。由于V_DD1电压升高，MP3和MP4能够正常工作且正确的镜像电流，因此低功耗实现单元18的工作电流I₂～I_N均不再为0uA，均可以达到正常工作所设计的电流，此时Block1～BlockN可以正常工作。

Block1～BlockN模块可以根据线性稳压器的具体需求，代表了轻载不需要工作，但是重载需要工作的模块，例如过流检测模块，因为过流检测模块仅仅需要在线性稳压器输出电流较大且超过了线性稳压器需要提供的最大电流时候起作用，其功能是钳位线性稳压器的输出电流，防止电流过大将线性稳压器烧毁，起到保护作用；还可以是其他模块，比如EA的摆率增强电路，可以提高EA的输出摆率，进而提高瞬态响应的性能等；还有其他的模块才可以采用类似的思想进行设计。

通过本发明的实施例，可以根据芯片的输出电流来决定线性稳压器电路的负载模块是否开启还是关闭。具体来说，当线性稳压器监测到芯片负载电流较轻时，线性稳压器的静态电流可以关闭某些电路模块，比如过流保护模块或线性稳压器电路的某些支路偏置电流等，从而可以将线性稳压器的静态电流保持在低水平；当芯片检测到负载电流较大或者高于某一阈值时，由于线性稳压器整体电流已经较大，静态电流的占比对于整体线性稳压器功耗而言保持较小，因此可以使能某些模块或者增大某些支路的偏置电流，进而为线性稳压器提供更好的保护(例如，过流保护)，或者增强线性稳压器的某方面的性能(例如，瞬态性能)。

因此和传统的设计方式相比，本发明的方法既可以降低线性稳压器的静态电流，同时又不会牺牲线性稳压器的性能，适合于低静态电流的线性稳压器电路。

实施例可以使用以下条款来进一步描述：

条款1.用于供电系统的线性稳压器(10)，包括：误差放大单元(12)，被配置成为耦合到基准电压(V_REF)，从而为线性稳压器(10)提供第一级DC增益；输出单元(14)，被配置成为耦合到工作电压(V_DD)和误差放大单元(12)，从而为线性稳压器(10)提供高压保护和第二级DC增益并且输出输出电压(V_OUT)和输出电流(I_OUT)；负载单元(16)，被配置成耦合到误差放大单元(12)和低功耗实现单元(18)、从而对输出电压(V_OUT)分压得到反馈电压(V_FB)；以及低功耗实现单元(18)，被配置成耦合在输出单元(14)与负载单元(16)之间，从而将输出电流(I_out)镜像采样为采样电流(I_sns)并将采样电流(I_sns)与阈值电流(I_REF)的镜像电流比较，基于比较结果动态启用负载单元(16)。

条款2.根据权利要求1所述的线性稳压器(10)，其中所述负载单元(16)还配置成将反馈电压(V_FB)反馈到误差放大单元(12)，从而基于基准电压(V_REF)对线性稳压器(10)进行稳压调整。

条款3.根据权利要求1所述的线性稳压器(10)，其中所述低功耗实现单元(18)包括：过流检测模块，被配置成钳位输出单元(14)的输出电流(I_OUT)；以及摆率增强模块，被配置成提升误差放大单元(12)的输出摆率。

条款4.根据权利要求1所述的线性稳压器(10)，其中所述误差放大单元(12)包括：误差放大器，被配置成基于误差放大器的阻抗和反馈电压(V_FB)，确定线性稳压器(10)的主极点和零点；以及补偿模块，被配置成基于所确定的主极点和零点，补偿所述误差放大器。

条款5.根据权利要求1所述的线性稳压器(10)，其中所述输出单元(14)包括：第一P型MOSFET晶体管，被配置成耦合在输入电压(V_IN)与低功耗实现单元(18)之间，从而输出输出电压(V_OUT)和输出电流(I_out)；第二N型MOSFET晶体管，被配置成耦合在所述误差放大单元(12)与低功耗实现单元(18)之间，从而响应于所述误差放大单元(12)的第一级增益提供第二级增益；第三N型MOSFET晶体管，被配置成耦合到第二N型MOSFET晶体管，从而为第二N型MOSFET晶体管提供高压保护；以及第四P型MOSFET晶体管，被配置成耦合到第一P型MOSFET晶体管，从而镜像所述第一P型MOSFET晶体管的输出电流(I_out)并对所述第一P型MOSFET晶体管的栅极提供驱动电流。

条款6.根据权利要求1所述的线性稳压器(10)，其中所述负载单元(16)包括：一个或多个负载电阻，被配置成耦合在输出电压(V_OUT)与接地(GND)之间，并且从输出电压(V_OUT)中分压得到反馈电压(V_FB)，从而基于反馈电压(V_FB)和基准电压(V_REF)的比较结果对线性稳压器(10)的环路进行调整；以及输出电容(C_out)，被配置成耦合在输出电压(V_OUT)与接地(GND)之间，并且为线性稳压器(10)提供瞬态响应。

条款7.根据权利要求5所述的线性稳压器(10)，其中所述低功耗实现单元(18)包括：第五P型MOSFET晶体管，被配置成耦合到所述第一P型MOSFET晶体管，从而与所述第一功率MOSFET晶体管镜像耦合，并且基于输出电流(I_OUT)获取镜像电流(I_SNS)；第六N型MOSFET晶体管，被配置成耦合到工作电压(V_DD)和第五P型MOSFET晶体管，并且基于第六N型MOSFET晶体管的栅极到源极电压(V_GS6)生成钳位电压；第七N型MOSFET晶体管，被配置成耦合到阈值电流(I_REF)，并且基于阈值电流(I_REF)生成镜像电流(I₁)；以及第八P型MOSFET晶体管，被配置成耦合在第六N型MOSFET晶体管与第七N型MOSFET晶体管之间，并且比较镜像电流(I_SNS)与镜像电流(I₁)。

条款8.根据权利要求7所述的线性稳压器(10)，其中所述低功耗实现单元(18)包括：一个或多个第九N型MOSFET晶体管，被配置成耦合到第七N型MOSFET晶体管，并且按比例镜像一个或多个镜像电流(I₂)～镜像电流(I_N)；第八P型MOSFET晶体管还被配置成比较镜像电流(I_SNS)与镜像电流(I₁)～镜像电流(I_N)之和。

此外，本公开提供了各种示例实施例，如所描述的以及如附图所示。然而，本公开不限于本文所描述和说明的实施例，而是可以延伸到其他实施例，如本领域技术人员已经知道或将会知道的。说明书中对“一个实施例”、“该实施例”、“这些实施例”或“一些实施例”的引用意指所描述的特定特征、结构或特性被包括在至少一个实施例中，并且这些短语在说明书中各个地方的出现不必全部指代相同的实施例。

最后，虽然已经以专用于结构特征和/或方法动作的语言描述了各个实施例，但是应当理解，在所附表示中限定的主题不一定限于所描述的具体特征或动作。相反，具体特征和动作被公开作为实现所要求保护的主题的示例形式。

Claims (8)

1.用于供电系统的线性稳压器(10)，包括：

误差放大单元(12)，包括误差放大器和补偿模块，所述误差放大单元被配置成为耦合到基准电压(V_REF)，并且为线性稳压器(10)提供第一级DC增益；

输出单元(14)，包括第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管，所述输出单元被配置成为耦合到工作电压(V_DD)和误差放大单元(12)，并且为线性稳压器(10)提供高压保护和第二级DC增益并且输出输出电压(V_OUT)和输出电流(I_OUT)；

负载单元(16)，包括一个或多个负载电阻和输出电容，所述负载单元被配置成耦合到误差放大单元(12)和低功耗实现单元(18)，从而对输出电压(V_OUT)分压得到反馈电压(V_FB)；以及

低功耗实现单元(18)，包括过流检测模块、摆率增强模块以及第五晶体管、第六晶体管、第七晶体管、第八晶体管、一个或多个第九晶体管、一个或多个第十晶体管，所述低功耗实现单元被配置成耦合在输出单元(14)与负载单元(16)之间，从而将输出电流(I_out)镜像采样为采样电流(I_sns)并将采样电流(I_sns)与阈值电流(I_REF)的镜像电流比较，基于比较结果动态启用负载单元(16)。

2.根据权利要求1所述的线性稳压器(10)，其中所述低功耗实现单元(18)包括：

过流检测模块，被配置成钳位输出单元(14)的输出电流(I_OUT)；以及

摆率增强模块，被配置成提升误差放大单元(12)的输出摆率。

3.根据权利要求1所述的线性稳压器(10)，其中所述误差放大单元(12)包括：

误差放大器，被配置成基于误差放大器的阻抗和反馈电压(V_FB)，确定线性稳压器(10)的主极点和零点；以及

补偿模块，被配置成基于所确定的主极点和零点，补偿所述误差放大器。

4.根据权利要求1所述的线性稳压器(10)，其中所述输出单元(14)包括：

第一晶体管，被配置成耦合在输入电压(V_IN)与低功耗实现单元(18)之间，从而输出输出电压(V_OUT)和输出电流(I_out)；

第二晶体管，被配置成耦合在所述误差放大单元(12)与低功耗实现单元(18)之间，从而响应于所述误差放大单元(12)的第一级增益提供第二级增益；

第三晶体管，被配置成耦合到第二晶体管，并且为第二晶体管提供高压保护；以及

第四晶体管，被配置成耦合到第一晶体管，从而镜像所述第一晶体管的输出电流(I_out)并对所述第一晶体管的栅极提供驱动电流。

5.根据权利要求1所述的线性稳压器(10)，其中所述负载单元(16)包括：

一个或多个负载电阻，被配置成耦合在输出电压(V_OUT)与接地(GND)之间，并且从输出电压(V_OUT)中分压得到反馈电压(V_FB)，并且将反馈电压(V_FB)反馈到误差放大单元(12)，从而基于反馈电压(V_FB)和基准电压(V_REF)的比较结果对线性稳压器(10)的环路进行调整；以及

输出电容(C_out)，被配置成耦合在输出电压(V_OUT)与接地(GND)之间，并且为线性稳压器(10)提供瞬态响应。

6.根据权利要求2所述的线性稳压器(10)，其中所述低功耗实现单元(18)还包括：

第五晶体管，被配置成耦合到所述第一晶体管，从而与所述第一晶体管镜像耦合，并且基于输出电流(I_OUT)获取镜像电流(I_SNS)；

第六晶体管，被配置成耦合到工作电压(V_DD)和第五晶体管，并且基于第六晶体管的栅极到源极电压(V_GS6)生成钳位电压；

第七晶体管，被配置成耦合到阈值电流(I_REF)，并且基于阈值电流(I_REF)生成镜像电流(I₁)；以及

第八晶体管，被配置成耦合在第六晶体管与第七晶体管之间，并且比较镜像电流(I_SNS)与镜像电流(I₁)。

7.根据权利要求6所述的线性稳压器(10)，其中所述低功耗实现单元(18)包括：

一个或多个第九晶体管，被配置成耦合到第七晶体管，并且按比例镜像一个或多个镜像电流，第七晶体管为N型MOSFET；

一个或多个第十晶体管，被配置成耦合到第九晶体管，从而根据镜像电流(I_SNS)与镜像电流之和的比较结果，启用过流检测模块以及摆率增强模块，第九晶体管为N型MOSFET。

8.一种供电系统，包括：

电源；以及

根据权利要求1至7中任一项所述的线性稳压器(10)，由所述电源提供线性稳压器(10)的输入电压(V_IN)。

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